JP4242428B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置、特に自動車に搭載される内燃機関からの動力を受ける発電機の発電電圧の変動を抑制する制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device that suppresses fluctuations in the generated voltage of a generator that receives power from an internal combustion engine mounted on an automobile.
一般に自動車の内燃機関には車両で消費する電力を補うため発電機が取り付けられている。発電機は内燃機関のクランク軸に取り付けられたプーリーからベルトを介して動力が伝達されるようになっており、発電する構成とされている。 Generally, a generator is attached to an internal combustion engine of an automobile to supplement electric power consumed by the vehicle. The generator is configured to generate power by transmitting power through a belt from a pulley attached to a crankshaft of the internal combustion engine.
従来の発電機の電圧制御装置は、アイドル回転時のエンジンの回転変動を抑制するため、エンジンの行程間で発電機の発電電圧を変更し、エンジンの回転速度が上昇している区間では目標発電電圧を高くし、エンジンの回転速度が下降している区間では目標発電電圧を低くするようにしている。そのため、エンジンの行程間において発電電圧が変化することになる。(例えば特許文献1参)。 The conventional generator voltage control device changes the generator power generation voltage between engine strokes in order to suppress fluctuations in engine rotation during idle rotation. In the section where the voltage is increased and the engine speed is decreasing, the target power generation voltage is decreased. As a result, the generated voltage changes between engine strokes. (For example, see Patent Document 1).
また、図10は特許文献1と同様の発電システムの構成を示した図で、発電機102は発電機内に取り付けられたコイル201と、上記コイル201と鎖交する磁束を発生させる界磁コイル202と、発電電圧の整流を行う整流ダイオード203とを有し、整流ダイオードの出力によって車両用のバッテリ204を充電するようになっている。なお、109は界磁コイル202に流れる電流量を調整する界磁電流量調整手段である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a power generation system similar to that of
図11はアイドル回転時のエンジンの回転速度と発電電圧の変化を示したチャートであり、4気筒エンジンのアイドル回転時の目標回転数を750rpmに制御している例を示すもので、(a)はエンジン1サイクル間のエンジン回転速度の変化を示している。回転速度の低い頂点(時間 t1、t2、t3、t4)は各気筒の圧縮上死点(以下、TDCという)であり、TDCではエンジンの点火行程間(4気筒の場合は180゜CA)でかかる負荷が最大となるため図11(a)に示すように、回転速度が最低となる。 FIG. 11 is a chart showing changes in engine speed and generated voltage during idling, and shows an example in which the target engine speed during idling of a four-cylinder engine is controlled to 750 rpm. Indicates the change in engine speed during one engine cycle. The top of the low rotational speed (time t1, t2, t3, t4) is the compression top dead center (hereinafter referred to as TDC) of each cylinder. In TDC, it is between the engine ignition strokes (180 ° CA for 4 cylinders). Since this load becomes maximum, as shown in FIG. 11A, the rotation speed becomes minimum.
また、TDCと次のTDCとの間の中央部近傍ではエンジンの点火行程間でかかる負荷が最小となるため、図11(a)に示すように、回転速度が最大となる。4気筒エンジンの場合、エンジン1サイクル(720゜CA)では上述したエンジン回転数の変化が4回繰り返されることになる。このチャートは上述したように、目標エンジン回転速度が750rpm時のものであり、4気筒エンジンの場合、180゜CA間の平均回転速度を目標回転速度にフィードバック制御しているが、エンジンのクランク角度位置によってエンジンの負荷が異なるため、角度位置によって回転速度は異なっている。図11(b)はこの時の発電電圧の変化を示すもので、ここでは目標発電電圧を14.5Vに設定した例を示している。発電電圧はエンジン回転速度の変化に同期して変化しているが、その理由を図12を用いて説明する。 Further, in the vicinity of the central portion between the TDC and the next TDC, the load applied between the ignition strokes of the engine is minimized, so that the rotational speed is maximized as shown in FIG. In the case of a four-cylinder engine, the engine speed change described above is repeated four times in one engine cycle (720 ° CA). As described above, this chart is for a target engine speed of 750 rpm. In the case of a four-cylinder engine, the average engine speed between 180 ° CA is feedback controlled to the target engine speed. Since the engine load varies depending on the position, the rotational speed varies depending on the angular position. FIG. 11B shows a change in the generated voltage at this time, and shows an example in which the target generated voltage is set to 14.5V. The generated voltage changes in synchronization with the change in the engine speed, and the reason will be described with reference to FIG.
図12は発電機の発電電圧が所定電圧の場合の発電機回転速度と界磁電流の関係を示したグラフであり、横軸は発電機回転速度を、縦軸は界磁電流を示している。エンジンと発電機はベルトを介して接続されており、回転速度比は1.83倍とされているため、発電機の回転速度が1100rpmの時にはエンジン回転速度は約600rpmとなる。グラフから判るように発電機の発電電圧が一定の場合には、発電機の回転速度が低いほど界磁電流を多く流す必要があり、特に低回転域での電流変化量が大きくなる。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the generator rotational speed and the field current when the power generation voltage of the generator is a predetermined voltage. The horizontal axis represents the generator rotational speed and the vertical axis represents the field current. . Since the engine and the generator are connected via a belt and the rotational speed ratio is 1.83 times, the engine rotational speed is about 600 rpm when the rotational speed of the generator is 1100 rpm. As can be seen from the graph, when the power generation voltage of the generator is constant, it is necessary to flow more field current as the rotation speed of the generator is lower, and the amount of current change particularly in the low rotation range becomes larger.
図11(a)において、エンジンの回転速度は約700rpmから800rpmの間で変動しているため、この時、発電機の回転速度は約1280rpmから1460rpmの間で変化する。発電電圧のフィードバック制御では電圧の変動を検出して界磁電流を変更することになるが、この応答遅れのため発電電圧は一定とはならずに図11(b)に示すように、エンジン回転速度と同期した変化を示すことになる。 In FIG. 11 (a), the rotational speed of the engine fluctuates between about 700 rpm and 800 rpm. At this time, the rotational speed of the generator varies between about 1280 rpm and 1460 rpm. In the feedback control of the generated voltage, the fluctuation of the voltage is detected and the field current is changed. However, because of this response delay, the generated voltage is not constant and the engine speed is changed as shown in FIG. It shows a change synchronized with the speed.
また、従来より車両の燃料消費量低減のため、アイドル回転速度を低く設定する傾向にあり、アイドル回転状態で特定の条件が成立した場合には、特にエンジン回転速度を低くするような制御も実施される。図13は図11に対してさらにアイドル回転速度を低下させ、目標回転速度を600rpmとした場合のチャートを示しており、(a)はエンジン回転速度の変化を示し、(b)は発電電圧の変化を示している。図11と同様に図13(a)のエンジン回転速度は点火行程間(180゜CA)で変化を伴うが、点火行程間のエンジン回転速度の変動はアイドル回転数が低いほど大きくなる傾向にある。また、図13(b)の発電電圧もエンジン回転速度の変化に同期して変動し、電圧変動幅はエンジン回転速度が低くなるに従って大きくなる。図12に示した発電機回転速度と界磁電流量の特性から判るように、発電機回転速度差が大きいほど同一発電電圧時の界磁電流差が大きく、その差は回転速度が低い方が顕著である。よって、発電電圧の変動もさらに大きくなることになる。 Also, in order to reduce the fuel consumption of the vehicle, the idling engine speed tends to be set lower, and when a specific condition is satisfied in the idling condition, control is performed to reduce the engine speed especially. Is done. FIG. 13 shows a chart when the idling rotation speed is further reduced and the target rotation speed is 600 rpm with respect to FIG. 11, (a) shows the change in engine rotation speed, and (b) shows the generated voltage. It shows a change. As in FIG. 11, the engine speed in FIG. 13 (a) varies between the ignition strokes (180 ° CA), but the fluctuations in the engine speed during the ignition stroke tend to increase as the idle speed decreases. . Further, the generated voltage in FIG. 13B also fluctuates in synchronization with the change in engine speed, and the voltage fluctuation range increases as the engine speed decreases. As can be seen from the characteristics of the generator rotational speed and the field current amount shown in FIG. 12, the larger the generator rotational speed difference, the larger the field current difference at the same power generation voltage. The difference is more remarkable when the rotational speed is lower. It is. Therefore, the fluctuation of the generated voltage is further increased.
従来の内燃機関の制御装置は上記のように構成され、エンジンの行程間によって発電機の発電電圧を変更するため、自動車の電源電圧が行程間で変化することになる。また、アイドル回転速度を低回転化した場合においても、低回転化によって燃料消費量が低減できるメリットがあるものの、発電電圧の変化が大きくなるという問題点があった。電圧の変化が発生すると、ヘッドライトやインパネのランプ類のちらつきが発生したり、電圧変動が電気機器に与えるノイズが大きくなったりする現象が発生するという問題点を招いていた。 A conventional control device for an internal combustion engine is configured as described above, and the power generation voltage of the generator is changed between the strokes of the engine, so that the power supply voltage of the automobile changes between the strokes. Further, even when the idling rotation speed is reduced, there is a problem that the change in the generated voltage becomes large although there is a merit that the fuel consumption can be reduced by the low rotation. When a voltage change occurs, there is a problem that a flickering of a headlight or an instrument panel lamp occurs, or a phenomenon that a voltage fluctuation causes a large noise to be given to an electric device.
この発明は、上記のような問題点に対処するためになされたもので、発電電圧の変動を抑制してランプ類のちらつきの発生を防止し、電気機器に与えるノイズを小さくすることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to cope with the above-described problems, and is an internal combustion engine that can suppress fluctuations in the generated voltage, prevent the occurrence of lamp flickering, and reduce the noise applied to the electrical equipment. An object of the present invention is to provide an engine control device.
この発明に係る内燃機関の制御装置は、車両に搭載されて上記車両に動力を供給する内燃機関と、この内燃機関からの動力を受けて発電する発電機と、内燃機関のクランク軸の回転角を検出するクランク軸回転角検出手段と、このクランク軸回転角検出手段の出力情報からクランク軸の基準位置を検出するクランク軸基準位置間出手段と、上記車両の運転転状態に応じて上記発電機の目標電圧を設定する目標電圧設定手段と、この発電電圧設定手段で設定された発電電圧に対応して上記発電機の界磁電流を調整する界磁電流調整手段とを備え、上記検出されたクランク軸基準位置とクランク軸回転角に基づいて、上記内燃機関の圧縮上死点から次の圧縮上死点までの点火行程間の圧縮上死点を挟む所定のクランク角度幅に亘って上記発電機の界磁電流を多くし、圧縮上死点間の中央部を挟む所定のクランク角度幅に亘って上記発電機の界磁電流を少なくすることにより、上記点火行程に対応して変動する上記発電機の発電電圧の変動を抑制したものである。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes an internal combustion engine that is mounted on a vehicle and supplies power to the vehicle, a generator that receives power from the internal combustion engine, and a rotation angle of a crankshaft of the internal combustion engine. Crankshaft rotation angle detecting means for detecting the crankshaft, crankshaft reference position determining means for detecting the reference position of the crankshaft from the output information of the crankshaft rotation angle detecting means, and the power generation according to the driving state of the vehicle a target voltage setting means for setting a target voltage of the machine, corresponding to the generated voltage set by the power generation voltage setting means and a field current adjustment means for adjusting the field current of the generator, is the detected Based on the crankshaft reference position and the crankshaft rotation angle , over the predetermined crank angle width across the compression top dead center during the ignition stroke from the compression top dead center to the next compression top dead center of the internal combustion engine. Generator Increasing the current by reducing the field current of the generator over a predetermined crank angle width sandwiching the central portion between the compression top dead center, of the generator varies in response to the ignition stroke This suppresses fluctuations in the generated voltage .
この発明に係る内燃機関の制御装置は上記のように構成され、エンジンの行程間によって発電機の発電電圧の変動を低減することができるため、自動車の電源電圧の変動を抑えることができ、特にアイドル回転数が低い状態において顕著な効果を得ることができる。その結果、ヘッドライトやインパネのランプ類のちらつきを改善することができると共に、電圧変動による発生ノイズも低減することができるものである。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is configured as described above, and can reduce fluctuations in the power generation voltage of the generator depending on the stroke of the engine. A remarkable effect can be obtained in a state where the idling speed is low. As a result, flickering of headlights and instrument panel lamps can be improved, and noise generated by voltage fluctuations can be reduced.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1による内燃機関の制御装置のシステム構成を示すブロック図である。この図に示すように、エンジン101には、そのクランクプーリーとベルトを介して発電機102が接続されている。エンジン101にはクランク軸回転角検出手段103が設けられ、クランク軸の回転角に応じた出力信号を出力するようになっている。クランク軸回転角検出手段103にはその出力を検出して、出力信号からクランク軸の基準位置を検出するクランク基準位置検出手段104が設けられている。
107はクランク軸回転角検出手段103と、クランク基準位置検出手段104とからエンジンの回転速度を演算するエンジン回転速度演算手段である。上記発電機102には、その回転角に応じた出力信号を発信し、発電機102の回転角度を検出する発電機回転角検出手段105と、発電機回転角検出手段105で検出した回転角情報から発電機102の回転速度を演算する発電機回転数演算手段106とが設けられている。
一方、車両の運転状態や環境条件に応じて発電機102の発電電圧の設定を行う目標電圧設定手段108が設けられ、目標電圧設定手段108によって設定された発電電圧に対応して発電機102の界磁電流量を調整する界磁電流制御手段109が設けられている。
図2は図1に示した発電機102の電圧制御装置の詳細構成を示す図である。図10と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図10と異なる点は、発電機102の回転角に応じた出力信号を発する発電機回転角出力手段601を設け、この出力信号を図1に示す発電機回転角検出手段105で検出して発電機102の回転角の検出を行うものである。
On the other hand, target voltage setting means 108 for setting the power generation voltage of the
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the voltage control device of the
次に、図3のチャートを用いて実施の形態1の動作について説明する。図3(a)はエンジンの回転速度の変化を示すチャートであり、目標エンジン回転数は図13と同様に600rpmに設定されている。(b)はクランク軸の回転角検出手段103および、クランク基準位置検出手段104によって検出演算したエンジンクランク角情報であり、TDCを0゜CAとしてTDC間の回転角を表している。 Next, the operation of the first embodiment will be described using the chart of FIG. FIG. 3A is a chart showing changes in the engine speed, and the target engine speed is set to 600 rpm as in FIG. (B) is engine crank angle information detected and calculated by the crankshaft rotation angle detection means 103 and the crank reference position detection means 104, and represents the rotation angle between TDCs with TDC as 0 ° CA.
(c)は界磁電流制御手段109を駆動する界磁電流制御dutyである。目標発電電圧とエンジン回転速度から演算した界磁電流制御dutyに対して、エンジンクランク角に応じた補正係数を演算して予め演算していた界磁電流制御dutyと補正係数とから最終的な界磁電流制御dutyを演算した結果である。図3(a)(b)(c)から判るように、界磁電流制御dutyはTDC近傍(エンジンクランク角 0゜CA近傍)での制御dutyを大きくし、TDCと次のTDCとの中央部近傍での制御dutyを小さくするような補正が行われる。
また、界磁電流制御dutyは界磁電流への応答性を考慮して、運転状態に応じて早めにdutyの補正を行っている。
(C) is a field current control duty for driving the field current control means 109. For the field current control duty calculated from the target power generation voltage and the engine speed, the final field is calculated from the previously calculated field current control duty and the correction coefficient by calculating the correction coefficient according to the engine crank angle. It is the result of calculating the magnetic current control duty. As can be seen from FIGS. 3 (a), (b), and (c), the field current control duty increases the control duty in the vicinity of TDC (near engine crank
Further, the field current control duty is corrected early according to the operating state in consideration of the response to the field current.
(d)は(c)で補正した界磁電流制御dutyを用いた時の界磁電流の変化を示している。従来はエンジン1サイクル中のエンジン回転速度が低い区間では界磁電流が低くなる傾向にあったが、実施の形態1ではエンジンのクランク角度位置から、界磁電流の上昇や低下が必要な部分では予め界磁電流制御dutyを変更しておくようにしたため、界磁電流の応答遅れの影響なく界磁電流が制御できるものである。(e)は発電電圧の変化を示すもので、上述のようにした結果、発電電圧の振幅を小さく制御することができるようになったことを示している。 (D) shows the change of the field current when the field current control duty corrected in (c) is used. Conventionally, the field current tended to decrease in a section where the engine rotation speed during one engine cycle is low, but in the first embodiment, the field current needs to be increased or decreased from the crank angle position of the engine. Since the field current control duty is changed in advance, the field current can be controlled without being influenced by the response delay of the field current. (E) shows a change in the generated voltage, and as a result of the above, shows that the amplitude of the generated voltage can be controlled to be small.
次に、図4のフローチャートを用いて実施の形態1における界磁dutyの設定方法について説明する。図4のステップ401でエンジンの水温条件、車両の運転状態等から目標発電電圧を演算し決定する。次に、ステップ402でエンジン回転速度演算手段107によりエンジン回転速度を演算する。ステップ403は界磁電流制御dutyを演算するステップであり、ステップ401で演算した目標発電電圧とステップ402で演算したエンジン回転速度とから、界磁電流制御duty(Df)を演算し決定する。
Next, a field duty setting method according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In
ステップ404では界磁電流制御dutyを補正することが必要な低アイドル化条件が成立しているかどうかを確認する。低アイドル化の条件はアイドル回転速度を低回転化しても安定してエンジンが動作することを判断するためのもので、エンジン水温が所定水温以上であること、バッテリの充電量が所定値以上であること、故障が発生していないことを判定して低アイドル化の判断を行う。Noの場合はステップ408へ移行し、ステップ403で演算した界磁電流制御dutyをセットし、界磁電流制御手段109を駆動する。この場合はエンジンのクランク角度位置によらず一定の界磁電流制御dutyで界磁電流制御手段109を駆動する。
In
ステップ404でyesの場合はステップ405へ移行する。ステップ405はエンジンクランク角度の演算を行うもので、クランク軸回転角検出手段103とクランク基準位置検出手段104の出力にもとづいてエンジンのTDC間のクランク角度を演算する。
ステップ406は界磁電流制御dutyの補正係数演算を行うもので、界磁電流量をエンジンクランク角度位置に応じて変更するため、エンジンクランク角度に応じた界磁電流制御duty補正係数を演算する。
If yes in
In step 406, a field current control duty correction coefficient is calculated. In order to change the field current amount according to the engine crank angle position, a field current control duty correction coefficient corresponding to the engine crank angle is calculated.
次に、界磁電流制御duty補正係数の設定方法について、図5を用いて説明し、ステップ407以降については後述する。図5(a)はクランク角度による補正係数K1を得るためのマップであり、横軸は上死点前クランク角度(BTDC)、縦軸は補正係数K1である。このマップでは図4のステップ405で演算したクランク角度を用いて補正係数K1を決定する。補正係数K1はエンジンクランク角度がTDCに近いほど係数が大きく、TDCと次のTDCとの中央部近傍で係数が小さくなるように設定されている。
Next, a method for setting the field current control duty correction coefficient will be described with reference to FIG. 5, and steps after
図5(b)はエンジン回転速度による補正係数K2を得るためのマップであり、横軸はエンジン回転速度、縦軸は補正係数K2である。このマップでは図4のステップ402で演算したエンジン回転速度を用いて補正係数K2を決定する。補正係数K2はエンジン回転速度が低いほど係数が大きくなるように設定されている。図4に戻ってステップ407は界磁電流制御duty補正演算を行うもので、ステップ403で演算した界磁電流制御duty(Df)とステップ406で演算した界磁電流制御duty補正係数(K1、K2)とを用いて補正演算後の界磁電流制御duty(Df2)を演算する。
即ち、 Df2 = Df × K1 × K2 となる。
その後、ステップ408で界磁電流制御dutyをセットして、界磁電流制御手段109を駆動することになる。
FIG. 5B is a map for obtaining the correction coefficient K2 based on the engine rotation speed. The horizontal axis represents the engine rotation speed, and the vertical axis represents the correction coefficient K2. In this map, the correction coefficient K2 is determined using the engine speed calculated in
That is, Df2 = Df × K1 × K2.
Thereafter, in
実施の形態1は上記のように構成され、エンジンのクランク角度に応じて界磁電流や発電の応答遅れを考慮した界磁電流制御dutyを設定するようにしたため、TDC間のエンジン回転数が低く発電電圧が低くなってしまう領域では界磁電流を高くして発電電圧の落ち込みを防止し、TDC間のエンジン回転数が高く発電電圧が高くなってしまう領域では界磁電流を低くして発電電圧の増加を防止することになる。その結果、目標発電電圧に対する発電電圧の変動を小さくすることができ、発電電圧制御精度が向上する。また、発電電圧の変動によるランプ類のちらつきや、ノイズの発生も抑制することができるものである。 Since the first embodiment is configured as described above and the field current control duty is set in consideration of the field current and the response delay of power generation according to the crank angle of the engine, the engine speed between TDCs is low. In the region where the generated voltage decreases, the field current is increased to prevent the generated voltage from dropping, and in the region where the engine speed between TDCs is high and the generated voltage is increased, the field current is decreased to generate the generated voltage. Will be prevented. As a result, the fluctuation of the generated voltage with respect to the target generated voltage can be reduced, and the generated voltage control accuracy is improved. In addition, flickering of lamps due to fluctuations in generated voltage and generation of noise can be suppressed.
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2を図にもとづいて説明する。制御装置のシステム構成は図1とは多少異なるが、その違いを後述することとして図示は省略する。
続いて、図6に示すチャートを用いて実施の形態2の動作について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The system configuration of the control device is slightly different from that shown in FIG. 1, but the difference will be described later and is not shown.
Next, the operation of the second embodiment will be described using the chart shown in FIG.
図6(a)はエンジンの回転速度の変化を示したチャートであり、目標エンジン回転数は実施の形態1と同様に600rpmに設定されている。(b)はエンジン基準位置信号の変化を示すチャートである。エンジン基準位置信号はエンジンのクランク角度が各気筒のTDCとなった時に立ち下がりエッジが出力され、エンジンのクランク角度がTDCと次のTDCとの中間であるBTDC90゜CAとなった時に立ち上がり信号を出力するようになっている。
FIG. 6A is a chart showing changes in the rotational speed of the engine, and the target engine speed is set to 600 rpm as in the first embodiment. (B) is a chart showing changes in the engine reference position signal. The engine reference position signal outputs a falling edge when the crank angle of the engine reaches the TDC of each cylinder, and a rising signal when the crank angle of the engine reaches
(c)は発電機回転速度の変化を示すチャートである。発電機はエンジンのクランク軸とベルトを介して接続されているため、エンジン回転速度と発電機回転速度は比例関係にある。この実施の形態ではエンジン回転速度に対して発電機回転速度が約1.83倍に設定されている。そのため、発電機回転角と発電機回転速度から、エンジン回転角とエンジン回転速度とを求めることができる。(d)はエンジンクランク角情報であり、TDCを0゜CAとしてTDC間の回転角を表している。実施の形態1においては、クランク軸回転角検出手段103とクランク基準位置検出手段104によってこの情報を演算したが、実施の形態2では図6(b)のエンジンクランク基準位置情報と図6(c)の発電機回転数情報からエンジンクランク角情報を演算するようにしている。具体的には、発電機回転角から求めたエンジンクランク角を用いて、発電機回転角に応じたエンジンクランク角を演算する。エンジン基準位置立ち下がり信号を検出した時に、エンジンクランク角を0゜CAにリセットすることにより(d)に示すクランク角度の演算を行うことができる。(e)の界磁電流制御duty、(f)の界磁電流、(g)の発電電圧については実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。 (C) is a chart showing changes in generator rotation speed. Since the generator is connected to the crankshaft of the engine via a belt, the engine rotational speed and the generator rotational speed are in a proportional relationship. In this embodiment, the generator rotational speed is set to about 1.83 times the engine rotational speed. Therefore, the engine rotation angle and the engine rotation speed can be obtained from the generator rotation angle and the generator rotation speed. (D) is engine crank angle information, which represents the rotation angle between TDCs with TDC set to 0 ° CA. In the first embodiment, this information is calculated by the crankshaft rotation angle detecting means 103 and the crank reference position detecting means 104. In the second embodiment, the engine crank reference position information shown in FIG. 6B and the information shown in FIG. The engine crank angle information is calculated from the generator rotation speed information. Specifically, the engine crank angle corresponding to the generator rotation angle is calculated using the engine crank angle obtained from the generator rotation angle. When the engine reference position falling signal is detected, the crank angle can be calculated as shown in (d) by resetting the engine crank angle to 0 ° CA. The field current control duty of (e), the field current of (f), and the generated voltage of (g) are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、図7(a)のフローチャートを用いて実施の形態2における界磁dutyの設定方法について説明する。このフローチャートにおいて、図4と同じステップについては図4と同じステップ符号を付して説明を省略する。 Next, a field duty setting method according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In this flowchart, the same steps as those in FIG. 4 are denoted by the same step symbols as those in FIG.
ステップ404でyesであった場合にはステップ701で発電機回転角検出手段105の出力にもとづいて発電機の回転角を演算する。次にステップ702でエンジンクランク角度を演算する。このステップではステップ701で演算した発電機回転角度に係数をかけてエンジンのクランク角回転角度を演算する。具体的には、発電機の回転角度に係数1/1.83をかけたものがエンジンクランク回転角度となる。続いてステップ406に移行し、ステップ702で演算したエンジンクランク回転角度から界磁電流制御duty補正係数を演算する。以降のステップは図4と同様である。
If yes in
図7(b)はエンジン基準位置の割り込み処理演算を行うフローチャートである。このルーチンは図6(b)に示したエンジン基準位置信号のTDC(立ち下がりエッジ)で割り込み処理が発生するように設定されている。エンジン基準位置信号の割り込みが発生するとステップ703で発電機回転角度をリセットして0とする。次のステップ704ではエンジンクランク角度をリセットして0とし、割り込み処理を終了する。このようにTDCによる割り込みが発生すると、界磁duty設定の次回ルーチンにおいて、ステップ701の発電機回転角度とステップ702のエンジンクランク回転角度は0から係数を開始することになり、図6(d)に示すエンジンクランク回転角度を演算することができる。
FIG. 7B is a flowchart for performing an interrupt processing calculation of the engine reference position. This routine is set so that interrupt processing occurs at the TDC (falling edge) of the engine reference position signal shown in FIG. When the engine reference position signal is interrupted, the generator rotation angle is reset to 0 in
実施の形態2は上記のように構成され、エンジンのクランク角度に応じて界磁電流や発電の応答遅れを考慮した界磁電流制御dutyを設定するようにしたため、TDC間のエンジン回転数が低く発電電圧が低くなってしまう領域では界磁電流を高くして発電電圧の落ち込みを防止し、TDC間のエンジン回転数が高く発電電圧が高くなってしまう領域では界磁電流を低くして発電電圧の増加を防止することになる。その結果、目標発電電圧に対する発電電圧の変動を抑制することができ、発電電圧制御精度が向上する。また、発電電圧の変動によるランプ類のちらつきや、ノイズの発生も抑制することができるものである。
また、エンジン基準位置の情報と発電機回転角情報によってエンジンのクランク角を推定演算するようにしており、実施の形態1に比して構成を簡素化することができるものである。
The second embodiment is configured as described above, and the field current control duty is set in consideration of the field current and power generation response delay according to the crank angle of the engine, so that the engine speed between TDCs is low. In the region where the generated voltage decreases, the field current is increased to prevent the generated voltage from dropping, and in the region where the engine speed between TDCs is high and the generated voltage is increased, the field current is decreased to generate the generated voltage. Will be prevented. As a result, fluctuations in the generated voltage with respect to the target generated voltage can be suppressed, and the generated voltage control accuracy is improved. In addition, flickering of lamps due to fluctuations in generated voltage and generation of noise can be suppressed.
Further, the crank angle of the engine is estimated and calculated based on the engine reference position information and the generator rotation angle information, and the configuration can be simplified as compared with the first embodiment.
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3を図にもとづいて説明する。制御装置のシステム構成は図1とは多少異なるが、その違いを後述することとして図示は省略する。
続いて図8に示すチャートを用いて実施の形態3の動作について説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The system configuration of the control device is slightly different from that shown in FIG. 1, but the difference will be described later and is not shown.
Next, the operation of the third embodiment will be described using the chart shown in FIG.
図8(a)はエンジンの回転速度の変化を示すチャートであり、目標エンジン回転数は実施の形態1及び2と同様に600rpmに設定されている。図8(b)は発電機の回転速度の変化を示すチャートである。(c)はエンジンクランク角の変化を示すチャートであり、実施の形態3では発電機回転速度情報によってエンジンクランク角を推定演算するようにしている。上述したようにエンジン回転角度と発電機回転角度は比例関係にあるため、発電機回転角によってエンジンクランク回転角度を推定演算することが可能である。 FIG. 8A is a chart showing changes in the rotational speed of the engine, and the target engine speed is set to 600 rpm as in the first and second embodiments. FIG. 8B is a chart showing changes in the rotational speed of the generator. (C) is a chart showing changes in the engine crank angle. In the third embodiment, the engine crank angle is estimated and calculated based on the generator rotational speed information. As described above, since the engine rotation angle and the generator rotation angle are in a proportional relationship, the engine crank rotation angle can be estimated and calculated from the generator rotation angle.
また、発電機回転速度によってエンジン回転速度を演算することが可能であり、1行程間のエンジン回転速度の変化からTDC位置を推定することができる。このように発電機回転速度から図8(c)に示すエンジンクランク角度を推定することができる。図8(d)の界磁電流制御duty、(e)の界磁電流、(f)の発電電圧については、実施の形態1及び2と同様であるため説明を省略する。 Further, the engine rotation speed can be calculated from the generator rotation speed, and the TDC position can be estimated from the change in the engine rotation speed during one stroke. Thus, the engine crank angle shown in FIG. 8C can be estimated from the generator rotational speed. Since the field current control duty of FIG. 8D, the field current of FIG. 8E, and the generated voltage of FIG. 8F are the same as those in the first and second embodiments, description thereof is omitted.
次に、図9(a)のフローチャートを用いて実施の形態3における界磁dutyの設定方法について説明する。このフローチャートにおいて、図4と同じステップについては図4と同じステップ符号を付して説明を省略する。 Next, a field duty setting method according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In this flowchart, the same steps as those in FIG. 4 are denoted by the same step symbols as those in FIG.
ステップ901では発電機回転数演算手段106によって発電機回転速度を演算する。ステップ902ではエンジン回転速度を演算する。ステップ901で演算した発電機回転速度を係数倍(1/1.83)することで得ることができる。次にステップ403の演算とステップ404の確認が行なわれる。ステップ404でyesの場合はステップ903に移行する。ステップ903は発電機回転角度を演算するもので、発電機回転角検出手段105によって前回処理を行ってからの発電機回転角度(ΔθGn)を演算する。
In
ステップ904はエンジンクランク角度を推定演算するステップで、その処理内容を図9(b)のフローチャートに示す。ステップ905ではステップ903で演算した発電機回転角度(ΔθGn)からエンジン回転角度(ΔθEn)を演算する。発電機回転速度とエンジン回転速度は係数倍の関係にあるため、前回処理を行ってからのエンジン回転角度(ΔθEn)は次のように演算される。
ΔθEn = ΔθGn ÷ 1.83
Step 904 is a step of estimating and calculating the engine crank angle, and the processing content is shown in the flowchart of FIG. In
ΔθEn = ΔθGn ÷ 1.83
ステップ906はエンジンクランク角度を推定するステップであり、ステップ905で演算、更新したエンジン回転角度(ΔθEn)からエンジンクランク角度(θEn)を更新し角度推定するものである。エンジンクランク角度(θEn)は次のように演算される。
θEn = θEn-1 + ΔθEn
Step 906 is a step of estimating the engine crank angle. The engine crank angle (θEn) is updated from the engine rotation angle (ΔθEn) calculated and updated in
θEn = θEn-1 + ΔθEn
ステップ907はエンジン基準位置推定を行うステップである。上述したように、エンジンの回転速度はエンジンのTDC付近で最低となり、TDCと次のTDCとの中間付近で最高となる。エンジン回転速度と発電機回転速度とは比例するため、ステップ904で演算したエンジンクランク角180゜CA間(TDCと次のTDC間の回転角)に相当する回転角の範囲で最も回転数が低い部分がTDC付近となる。よって、TDC間で回転数が最低となった角度位置を基準位置(TDC)と推定する。
Step 907 is a step for estimating the engine reference position. As described above, the rotational speed of the engine is the lowest near the TDC of the engine and the highest near the middle between the TDC and the next TDC. Since the engine rotation speed and the generator rotation speed are proportional, the rotation speed is the lowest in the range of the rotation angle corresponding to the engine crank
ステップ908は現在が基準位置であるかどうかを推定するステップであり、noであればそのまま終了する。yesであればステップ906で推定演算したクランク角度を0゜CAにリセットして処理を終了する。ステップ904でエンジンクランク角度の演算が終了すればステップ406に移行する。ステップ406以降については実施の形態1及び2と同様であるため説明を省略する。
Step 908 is a step for estimating whether or not the current position is the reference position. If yes, the crank angle estimated in step 906 is reset to 0 ° CA and the process is terminated. If the calculation of the engine crank angle is completed in
実施の形態3は上記のように構成され、エンジンのクランク角度に応じて界磁電流や発電の応答遅れを考慮した界磁電流制御dutyを設定するようにしたため、TDC間のエンジン回転数が低く発電電圧が低くなってしまう領域では界磁電流を高くして発電電圧の落ち込みを防止し、TDC間のエンジン回転数が高く発電電圧が高くなってしまう領域では界磁電流を低くして発電電圧の増加を防止することになる。その結果、目標発電電圧に対する発電電圧の変動を小さくすることができ、発電電圧制御精度が向上する。また、発電電圧の変動によるランプ類のちらつきや、ノイズの発生も抑制することができるものである。
さらに、発電機回転数情報と発電機回転角情報によってエンジンのクランク角を推定演算するようにしているため、エンジンの回転情報が無くてもクランク角度位置が得られる結果、実施の形態1や実施の形態2に比して構成を大幅に簡素化することができるものである。
The third embodiment is configured as described above, and the field current control duty considering the field current and power generation response delay is set according to the crank angle of the engine, so the engine speed between TDCs is low. In the region where the generated voltage decreases, the field current is increased to prevent the generated voltage from dropping, and in the region where the engine speed between TDCs is high and the generated voltage is increased, the field current is decreased to generate the generated voltage. Will be prevented. As a result, the fluctuation of the generated voltage with respect to the target generated voltage can be reduced, and the generated voltage control accuracy is improved. In addition, flickering of lamps due to fluctuations in generated voltage and generation of noise can be suppressed.
Furthermore, since the engine crank angle is estimated and calculated based on the generator rotation speed information and the generator rotation angle information, the crank angle position can be obtained without the engine rotation information. Compared to the second embodiment, the configuration can be greatly simplified.
なお、上述した各実施の形態において、エンジンの平均回転数を演算し、この平均回転数が所定回転数以下の場合に、クランク角度に応じて発電機の界磁電流量を調整するようにしても各実施の形態と同様な効果を期待することができる。 In each of the above-described embodiments, the average engine speed is calculated, and when the average engine speed is equal to or lower than the predetermined engine speed, the field current amount of the generator is adjusted according to the crank angle. The same effect as each embodiment can be expected.
101 エンジン、 102 発電機、 103 クランク軸回転角検出手段、
104 クランク基準位置検出手段、 105 発電機回転角検出手段、
106 発電機回転数演算手段、 107 エンジン回転速度演算手段、
108 目標電圧設定手段、 109 界磁電流制御手段。
101 engine, 102 generator, 103 crankshaft rotation angle detection means,
104 crank reference position detection means, 105 generator rotation angle detection means,
106 generator rotation speed calculation means, 107 engine rotation speed calculation means,
108 target voltage setting means, 109 field current control means.
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